大功率脈沖沿時(shí)間可調(diào)節(jié)交直流電源的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種大功率脈沖沿時(shí)間可調(diào)節(jié)交直流電源，包括：整流電源模塊、穩(wěn)態(tài)直流電源模塊、脈沖沿調(diào)節(jié)模塊和換向模塊。針對(duì)脈沖穩(wěn)態(tài)過(guò)程，本發(fā)明采用所述整流電源模塊和所述穩(wěn)態(tài)直流電源模塊向負(fù)載輸出直流電能；而針對(duì)脈沖上升沿和下降沿的瞬態(tài)過(guò)程，本發(fā)明采用所述脈沖沿調(diào)節(jié)模塊控制電源和負(fù)載之間的電能交換，從而調(diào)節(jié)脈沖跳變沿的時(shí)間；所述換向模塊再將所述穩(wěn)態(tài)直流電源模塊和所述脈沖沿調(diào)節(jié)模塊有機(jī)的結(jié)合在一起，通過(guò)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制電源向磁鐵或線(xiàn)圈負(fù)載輸出脈沖交流或直流電能。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有大功率脈沖或方波電源主電路拓?fù)浜涂刂葡到y(tǒng)異常復(fù)雜等問(wèn)題，具有主電路拓?fù)浜涂刂葡到y(tǒng)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)總成本低以及可靠性高等顯著優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】大功率脈沖沿時(shí)間可調(diào)節(jié)交直流電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬大功率電力電子裝置【技術(shù)領(lǐng)域】。涉及一種應(yīng)用于高能物理研究、海上石油勘探以及脈沖電鍍等領(lǐng)域的大功率脈沖或方波電源，這些領(lǐng)域?qū)τ陔娫摧敵雒}沖或方波的上升、下降沿時(shí)間有嚴(yán)格要求，一般需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)節(jié)電源脈沖上升、下降沿時(shí)間。
【背景技術(shù)】
[0002]在諸如高能物理研究領(lǐng)域所應(yīng)用的磁鐵電源、海上石油勘探領(lǐng)域所應(yīng)用的線(xiàn)圈激勵(lì)電源等應(yīng)用場(chǎng)合，脈沖或方波電源向負(fù)載磁鐵或負(fù)載線(xiàn)圈提供一定幅度和形狀的脈沖或方波電流，讓負(fù)載磁鐵或線(xiàn)圈內(nèi)的磁場(chǎng)按脈沖或方波電流的幅度和形狀做周期性的變化。在這些應(yīng)用場(chǎng)合中，對(duì)于電源的輸出脈沖或方波電流的上升沿和下降沿時(shí)間有明確的指標(biāo)要求，有時(shí)還需進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，例如在一種輸出脈沖電流為6500A的注入凸軌磁鐵脈沖電源技術(shù)參數(shù)中，要求脈沖上升時(shí)間小于500us，而脈沖下降時(shí)間為150?400us。目前，現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)制造的此類(lèi)電源,主電路大多采用由多組H橋串并聯(lián)的拓?fù)潆娐?H橋的并聯(lián)起分流作用，H橋的串聯(lián)起分壓作用)，而且每組H橋橋臂又由多個(gè)橋臂并聯(lián)組成；控制系統(tǒng)采用多個(gè)閉環(huán)反饋控制，用信號(hào)發(fā)生器對(duì)給定波形編程，將給定波形與電源輸出脈沖電流進(jìn)行比較，通過(guò)反饋控制系統(tǒng)產(chǎn)生PWM脈沖信號(hào)，控制IGBT驅(qū)動(dòng)脈沖占空比，使電源輸出脈沖電流跟蹤給定波形，成為受程序控制的脈沖電流。這種脈沖或方波電源方案雖然能滿(mǎn)足脈沖沿控制的目標(biāo)，但主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)太復(fù)雜，一般需采用數(shù)十組H橋串并聯(lián)，功率器件IGBT數(shù)量可達(dá)上百只；如此復(fù)雜的主電路拓?fù)浔厝粚?dǎo)致控制系統(tǒng)的復(fù)雜，需很好的解決串并聯(lián)H橋的均壓、均流以及驅(qū)動(dòng)脈沖一致性等等很多問(wèn)題。另外，這種電源方案勢(shì)必成本高、體積大，且可靠性低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明提出了一種新型的大功率脈沖沿時(shí)間可調(diào)節(jié)交直流電源，采用穩(wěn)態(tài)供電電路和脈沖沿時(shí)間調(diào)節(jié)電路相結(jié)合的方式為磁鐵或線(xiàn)圈負(fù)載提供脈沖或方波電流，旨在提出一種簡(jiǎn)單、高性?xún)r(jià)比的脈沖沿時(shí)間可調(diào)節(jié)的脈沖或方波電源方案。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明提出的技術(shù)方案如下。
[0005]一種大功率脈沖沿時(shí)間可調(diào)節(jié)交直流電源，主要由整流電源模塊32、穩(wěn)態(tài)直流電源模塊33、脈沖沿調(diào)節(jié)模塊34 ;換向模塊35，磁鐵或線(xiàn)圈負(fù)載36組成，其中，脈沖沿調(diào)節(jié)模塊34用于控制在脈沖上升沿或下降沿瞬態(tài)過(guò)程中向負(fù)載釋放能量或儲(chǔ)存負(fù)載回饋的能量并同時(shí)對(duì)自身內(nèi)部能量進(jìn)行調(diào)節(jié)；換向模塊35用于在負(fù)載處于穩(wěn)態(tài)時(shí)將所述穩(wěn)態(tài)直流電源模塊輸出的直流電能周期性的進(jìn)行換向，使負(fù)載磁鐵或線(xiàn)圈既能得到直流電能也能得到交流電能；當(dāng)負(fù)載處于脈沖上升沿或下降沿的瞬態(tài)過(guò)程時(shí)，用于控制所述脈沖沿調(diào)節(jié)模塊與負(fù)載之間能量交換的方向；其特征在于，整流電源模塊輸入端與三相供電電網(wǎng)連接，輸出端與所述穩(wěn)態(tài)直流電源模塊輸入端連接；穩(wěn)態(tài)直流電源模塊輸入端與所述整流電源模塊輸出端連接，輸出端與所述脈沖沿調(diào)節(jié)模塊輸出端以及所述換向模塊輸入端連接；脈沖沿調(diào)節(jié)模塊輸入端與三相供電電網(wǎng)連接，輸出端與所述穩(wěn)態(tài)直流電源模塊輸出端以及所述換向模塊輸入端連接；換向模塊輸入端與所述穩(wěn)態(tài)直流電源模塊輸出端以及所述脈沖沿調(diào)節(jié)模塊輸出端連接，輸出端的兩端分別與負(fù)載兩端連接。
[0006]在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中:
[0007]整流電源模塊32，用于將三相交流供電電壓轉(zhuǎn)換為電壓幅值恒定或可調(diào)節(jié)的直流脈動(dòng)電壓，為后級(jí)功率變換模塊提供直流電能；穩(wěn)態(tài)直流電源模塊，將整流電源模塊變換的直流脈動(dòng)電壓轉(zhuǎn)換為更平滑且幅值可調(diào)節(jié)的高頻直流電能，用于提供負(fù)載在穩(wěn)態(tài)過(guò)程中所需的直流電能；脈沖沿調(diào)節(jié)模塊，用于控制在脈沖上升沿或下降沿瞬態(tài)過(guò)程中向負(fù)載釋放能量或儲(chǔ)存負(fù)載回饋的能量，同時(shí)對(duì)自身內(nèi)部能量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到滿(mǎn)足脈沖沿所要求調(diào)節(jié)時(shí)間內(nèi)必須的能量要求；換向模塊，在負(fù)載處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，所述換向模塊將所述穩(wěn)態(tài)直流電源模塊輸出的直流電能周期性的進(jìn)行換向，使負(fù)載磁鐵或線(xiàn)圈既能得到直流電能也能得到交流電能；當(dāng)負(fù)載處于脈沖上升沿或下降沿的瞬態(tài)過(guò)程時(shí)，所述換向模塊用于控制所述脈沖沿調(diào)節(jié)模塊與負(fù)載之間能量交換的方向。整流電源模塊輸入端與三相供電電網(wǎng)相連接，包括三相進(jìn)線(xiàn)電抗器、三相全橋整流電路、平波電抗器以及直流支撐電容。所述三相進(jìn)線(xiàn)電抗器輸入端與三相供電電網(wǎng)連接，輸出端與所述三相全橋整流電路連接，主要用于限制電網(wǎng)電壓突變和操作過(guò)電壓引起的電流沖擊。所述三相整流電路輸入端與所述三相電抗器輸出端連接，輸出端正極與所述平波電抗器輸入端連接，輸出端負(fù)極與所述直流支撐電容負(fù)極連接，采用三相不控或半控或全控橋式整流電路，用于將三相交流電壓變換為幅值可調(diào)或恒定的直流電壓。所述平波電抗器輸入與所述三相整流電路輸出端正極連接，輸出與所述直流支撐電容正極連接，主要用于抑制直流脈動(dòng)電壓的紋波。所述直流支撐電容正極與所平波電抗器述輸出端連接，負(fù)極與所述三相整流電路輸出端負(fù)極連接，對(duì)所述三相整流電路的輸出電壓進(jìn)行平滑濾波，同時(shí)吸收來(lái)自于后級(jí)變換器的高幅值脈動(dòng)電流，使直流母線(xiàn)電壓波動(dòng)保持在允許范圍內(nèi)。所述直流支撐電容的正負(fù)極分別作為所述整流電源模塊輸出端正負(fù)極。
[0008]穩(wěn)態(tài)直流電源模塊33的輸入端與所述整流電源模塊的直流輸出端相連接，具體為輸入端正極與所述直流支撐電容的正極連接，負(fù)極與所述直流支撐電容的負(fù)極連接。所述穩(wěn)態(tài)直流電源模塊輸出預(yù)先設(shè)定幅值的直流電，提供負(fù)載在穩(wěn)態(tài)過(guò)程中所需的直流電能，可以采用多種非隔離或隔離的DC-DC拓?fù)潆娐?，例如Buck、Boost、Buck-Boost或全橋電路等，具體根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合擇優(yōu)選取電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，本說(shuō)明書(shū)中以Buck電路為例進(jìn)行闡述。采用Buck拓?fù)潆娐返姆€(wěn)態(tài)直流電源模塊包括全控型功率半導(dǎo)體器件(如IGBT)，續(xù)流二極管，輸出電抗器以及輸出電容；所述功率器件IGBT集電極與所述直流支撐電容正極連接，發(fā)射極與所述續(xù)流二極管陰極連接，所述續(xù)流二極管陽(yáng)極與所述直流支撐電容負(fù)極連接，所述輸出電抗器輸入端與續(xù)流二極管陰極連接，輸出端與所述輸出電容正極連接，所述輸出電容負(fù)極與所述續(xù)流二極管陽(yáng)極連接。所述輸出電容的正負(fù)極分別作為所述穩(wěn)態(tài)直流電源模塊的輸出正負(fù)極。
[0009]脈沖沿調(diào)節(jié)模塊34輸入端與三相供電電網(wǎng)連接，包括三相進(jìn)線(xiàn)電抗器、三相全控橋整流電路、電子開(kāi)關(guān)以及儲(chǔ)能電容。所述三相進(jìn)線(xiàn)電抗器和所述三相全控橋整流電路組成一個(gè)三相PWM整流器。所述三相進(jìn)線(xiàn)電抗器輸入端與三相供電電網(wǎng)連接，輸出端與所述三相全控橋整流電路輸入端連接。所述三相全控橋整流電路輸出端正極與所述電子開(kāi)關(guān)發(fā)射極連接，輸出端負(fù)極與所述儲(chǔ)能電容負(fù)極連接。所述儲(chǔ)能電容正極與所述電子開(kāi)關(guān)集電極連接，負(fù)極與所述三相全控橋整流電路輸出負(fù)極連接。當(dāng)所述儲(chǔ)能電容能量不夠時(shí)，所述三相PWM整流器將三相供電電網(wǎng)交流電能變換為直流電能，為所述儲(chǔ)能電容充電；當(dāng)所述儲(chǔ)能電容能量足夠多，超過(guò)其額定容量時(shí)，所述三相PWM整流器將所述儲(chǔ)能電容存儲(chǔ)的多余電能逆變回饋回三相供電電網(wǎng)。由于供電電網(wǎng)和所述儲(chǔ)能電容間的能量需雙向流動(dòng)，所述三相全控橋整流電路必須采用全控型功率半導(dǎo)體器件，如IGBT。所述電子開(kāi)關(guān)用于控制供電電網(wǎng)和所述儲(chǔ)能電容間以及磁鐵或線(xiàn)圈負(fù)載和所述儲(chǔ)能電容間能量流動(dòng)的方向，可以采用全控型的功率半導(dǎo)體器件，如帶反并聯(lián)續(xù)流二極管的IGBT。所述電子開(kāi)關(guān)集電極與所述儲(chǔ)能電容正極連接，所述電子開(kāi)關(guān)發(fā)射極與所述三相全控橋整流電路輸出正極連接。所述電子開(kāi)關(guān)發(fā)射極作為所述脈沖沿調(diào)節(jié)模塊輸出正極，所述儲(chǔ)能電容負(fù)極作為所述脈沖沿調(diào)節(jié)模塊輸出負(fù)極。
[0010]換向模塊35在穩(wěn)態(tài)過(guò)程中將所述穩(wěn)態(tài)直流電源模塊輸出的直流電能變換為周期性的交流電能輸送給負(fù)載，在脈沖上升沿或下降沿的瞬態(tài)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)功率半導(dǎo)體器件的開(kāi)通、關(guān)斷控制所述脈沖沿調(diào)節(jié)模塊與磁鐵或線(xiàn)圈負(fù)載間能量交換的方向。所述換向模塊由一組(或多組并聯(lián)的)H橋變換器組成，H橋變換器由四只電流能雙向流動(dòng)的全控型功率半導(dǎo)體器件(如帶反并聯(lián)續(xù)流二極管的IGBT)組成。在穩(wěn)態(tài)過(guò)程中，通過(guò)周期性的輪流開(kāi)通、關(guān)斷所述H橋變換器中處于對(duì)角線(xiàn)的兩只功率半導(dǎo)體器件，將所述穩(wěn)態(tài)直流電源模塊輸出的直流電能變換為交流電能傳遞給負(fù)載；在脈沖沿上升的瞬態(tài)過(guò)程中，通過(guò)開(kāi)通IGBT器件將所述脈沖沿調(diào)節(jié)模塊內(nèi)部存儲(chǔ)的能量快速向磁鐵或線(xiàn)圈負(fù)載釋放，滿(mǎn)足負(fù)載對(duì)于脈沖電源上升速率的要求；在脈沖沿下降的瞬態(tài)過(guò)程中，將IGBT器件關(guān)斷，磁鐵或線(xiàn)圈負(fù)載在穩(wěn)態(tài)過(guò)程中存儲(chǔ)的能量經(jīng)過(guò)IGBT反并聯(lián)的續(xù)流二極管快速向所述脈沖沿調(diào)節(jié)模塊單元釋放，滿(mǎn)足負(fù)載對(duì)于脈沖電源下降速率的要求。換向模塊輸入端正極與所述穩(wěn)態(tài)直流電源模塊中輸出電容正極連接，負(fù)極與輸出電容負(fù)極連接。H橋變換器超前橋臂的中點(diǎn)作為所述換向模塊輸出端一端，滯后橋臂的中點(diǎn)作為所述換向模塊輸出端的另一端。
[0011]整流電源模塊輸入端與三相供電電網(wǎng)連接，輸出端與所述穩(wěn)態(tài)直流電源模塊輸入端連接。穩(wěn)態(tài)直流電源模塊輸入端與所述整流電源模塊輸出端連接，輸出端與所述脈沖沿調(diào)節(jié)模塊輸出端以及所述換向模塊輸入端連接。脈沖沿調(diào)節(jié)模塊輸入端與三相供電電網(wǎng)連接，輸出端與所述穩(wěn)態(tài)直流電源模塊輸出端以及所述換向模塊輸入端連接。換向模塊輸入端與所述穩(wěn)態(tài)直流電源模塊輸出端以及所述脈沖沿調(diào)節(jié)模塊輸出端連接，輸出端的兩端分別與負(fù)載兩端連接。
[0012]本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)。
[0013]脈沖電源輸出脈沖可分解為脈沖穩(wěn)態(tài)過(guò)程和脈沖跳變沿瞬態(tài)過(guò)程兩部分，針對(duì)脈沖穩(wěn)態(tài)過(guò)程，本發(fā)明采用所述穩(wěn)態(tài)直流電源模塊向負(fù)載輸出預(yù)先設(shè)定好的直流電能，而針對(duì)脈沖上升沿和下降沿的瞬態(tài)過(guò)程，本發(fā)明采用所述脈沖沿調(diào)節(jié)模塊控制電源和負(fù)載之間的能量流動(dòng)，從而調(diào)節(jié)脈沖跳變沿的變化速率，滿(mǎn)足負(fù)載對(duì)于電源輸出脈沖上升時(shí)間和下降時(shí)間的要求。本發(fā)明將脈沖電源分解為兩個(gè)電源模塊，通過(guò)控制系統(tǒng)將兩個(gè)電源模塊有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，大大簡(jiǎn)化了電源主電路拓?fù)浜涂刂葡到y(tǒng)的復(fù)雜度，降低了電源的總成本，提高了電源的可靠性。本發(fā)明采用的所述換向模塊不僅能很方便的實(shí)現(xiàn)交直流脈沖的輸出，而且通過(guò)控制開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通關(guān)斷便能控制所述脈沖調(diào)節(jié)模塊與負(fù)載之間的能量傳遞方向，非常靈活。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明大功率脈沖沿時(shí)間可調(diào)節(jié)交直流電源的系統(tǒng)示意框圖。
[0015]圖2為本發(fā)明大功率脈沖沿時(shí)間可調(diào)節(jié)交直流電源實(shí)施例的主電路拓?fù)鋱D；圖中附圖標(biāo)記表不為:31—二相供電電網(wǎng)；32—整流電源模塊；33—穩(wěn)態(tài)直流電源模塊；34—脈沖沿調(diào)節(jié)模塊；35—換向模塊；36—磁鐵或線(xiàn)圈負(fù)載。
[0016]圖3為本發(fā)明大功率脈沖沿時(shí)間可調(diào)節(jié)交直流電源實(shí)施例的輸出電流波形示意圖；圖中附圖標(biāo)記表示為:tr一脈沖上升沿瞬態(tài)過(guò)程；ts—脈沖穩(wěn)態(tài)過(guò)程；tf一脈沖下降沿瞬態(tài)過(guò)程。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面，結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的詳述。
[0018]圖2所示為上述所提出技術(shù)方案的一種具體電路實(shí)現(xiàn)方式，包括:三相供電電網(wǎng)31,整流電源模塊32，穩(wěn)態(tài)直流電源模塊33，脈沖沿調(diào)節(jié)模塊34，換向模塊35以及磁鐵或線(xiàn)圈負(fù)載36。
[0019]整流電源模塊32采用三相全橋不控整流電路拓?fù)?，包括三相進(jìn)線(xiàn)電抗器L1、整流二極管Dl?D6、平波電抗器L2以及直流支撐電容Cl ;其中三相進(jìn)線(xiàn)電抗器LI主要用于限制電網(wǎng)電壓突變和操作過(guò)電壓引起的電流沖擊；整流二極管Dl?D6組成一個(gè)三相不控整流橋，完成AD-DC電能變換，將所述三相供電電網(wǎng)31的三相交流電壓變換為幅值恒定的直流脈動(dòng)電壓；平波電抗器L2和直流支撐電容Cl組成一個(gè)直流濾波器，主要用于抑制直流脈動(dòng)電壓的紋波，另外，直流支撐電容Cl還能同時(shí)吸收來(lái)自于后級(jí)所述穩(wěn)態(tài)直流電源模塊的高幅值脈動(dòng)電流，使直流側(cè)母線(xiàn)電壓波動(dòng)保持在允許范圍內(nèi)。
[0020]穩(wěn)態(tài)直流電源模塊33采用Buck降壓斬波電路拓?fù)?，完成DC-DC電能變換，在如圖3所示脈沖穩(wěn)態(tài)階段ts時(shí)間段內(nèi)向磁鐵或線(xiàn)圈負(fù)載36提供直流電能，包括IGBT Q1、續(xù)流二極管D7、輸出電抗器L3以及輸出濾波電容C2 ;Buck斬波電路不僅能將所述整流電源模塊32變換的直流脈動(dòng)電壓調(diào)節(jié)為更加平滑的直流電壓，同時(shí)還能將所述整流電源模塊32變換的幅值恒定的直流電壓變換為幅值可自由調(diào)節(jié)的直流電壓；當(dāng)電源工作與電壓源模式時(shí)，采集輸出濾波電容C2兩端的電壓作為閉環(huán)反饋量，控制所述穩(wěn)態(tài)直流電源模塊33的輸出電壓按預(yù)先設(shè)定值輸出；當(dāng)電源工作于電流源模式時(shí)，采集流過(guò)輸出電抗器L3上電流經(jīng)輸出濾波電容C2濾波后的電流分量作為閉環(huán)反饋量，控制所述穩(wěn)態(tài)直流電源模塊33的輸出電流按預(yù)先設(shè)定值輸出。
[0021]脈沖沿調(diào)節(jié)模塊34在如圖3所示脈沖上升沿tr時(shí)間段向磁鐵或線(xiàn)圈負(fù)載釋放電能，加速脈沖上升沿的上升速率，在如圖3所示脈沖下降沿tf時(shí)間段內(nèi)吸收磁鐵或線(xiàn)圈負(fù)內(nèi)載釋放的電能，加速脈沖下降沿的下降速率；所述脈沖沿調(diào)節(jié)模塊34包括:三相進(jìn)線(xiàn)電抗器L4、整流IGBT Q6?Q11、充當(dāng)電子開(kāi)關(guān)的IGBT Q12以及儲(chǔ)能電容C3 ;其中三相進(jìn)線(xiàn)電抗器L4和整流IGBT Q6?Qll組成一個(gè)三相PWM整流器，當(dāng)儲(chǔ)能電容C3存儲(chǔ)的電能不足以維持脈沖上升沿所要求的上升速率時(shí)，PWM整流器工作于整流狀態(tài)，電子開(kāi)關(guān)Q12處于關(guān)斷狀態(tài)，供電電網(wǎng)通過(guò)PWM整流器和Q12的反并聯(lián)續(xù)流二極管向儲(chǔ)能電容C3充電；在脈沖下降沿過(guò)程中，電子開(kāi)關(guān)Q12處于開(kāi)通狀態(tài)，磁鐵或線(xiàn)圈負(fù)載在穩(wěn)態(tài)時(shí)存儲(chǔ)的電能通過(guò)Q12向儲(chǔ)能電容C3充電，當(dāng)負(fù)載釋放的電能超過(guò)儲(chǔ)能電容C3的額定容量時(shí)，PWM整流器工作于逆變狀態(tài)，將多余的電能回饋至供電電網(wǎng)，保證儲(chǔ)能電容C3的安全可靠性。
[0022]換向模塊35采用H橋拓?fù)潆娐?，既能將所述穩(wěn)態(tài)直流電源模塊33的直流輸出電壓變換為交流輸出電壓，也可保持原有直流輸出電壓橋包括Q2?Q5四只IGBT ;當(dāng)超前橋臂上管Q2和滯后橋臂下管Q4導(dǎo)通時(shí)，磁鐵或線(xiàn)圈負(fù)載36上得到的電壓方向與所述穩(wěn)態(tài)直流電源模塊33輸出電壓方向一致，當(dāng)超前橋臂下管Q3和滯后橋臂上管Q5導(dǎo)通時(shí)，磁鐵或線(xiàn)圈負(fù)載36上得到的電壓方向與所述穩(wěn)態(tài)直流電源模塊33輸出電壓方向相反；通過(guò)周期性的開(kāi)通關(guān)斷Q2、Q4以及Q3、Q5即可在磁鐵或線(xiàn)圈負(fù)載36上得到正負(fù)交替的交流電壓；當(dāng)不需輸出交流電壓時(shí)，將Q2、Q4開(kāi)關(guān)對(duì)或Q3、Q5開(kāi)關(guān)對(duì)一直開(kāi)通，仍可在磁鐵或線(xiàn)圈負(fù)載36上得到直流電壓。
[0023]以上所述，僅為本發(fā)明所提出技術(shù)方案的一種具體電路實(shí)現(xiàn)形式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明闡述的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種大功率脈沖沿時(shí)間可調(diào)節(jié)交直流電源，主要由整流電源模塊32、穩(wěn)態(tài)直流電源模塊33、脈沖沿調(diào)節(jié)模塊34 ;換向模塊35，磁鐵或線(xiàn)圈負(fù)載36組成，其中，脈沖沿調(diào)節(jié)模塊34用于控制在脈沖上升沿或下降沿瞬態(tài)過(guò)程中向負(fù)載釋放能量或儲(chǔ)存負(fù)載回饋的能量并同時(shí)對(duì)自身內(nèi)部能量進(jìn)行調(diào)節(jié)；換向模塊35用于在負(fù)載處于穩(wěn)態(tài)時(shí)將所述穩(wěn)態(tài)直流電源模塊輸出的直流電能周期性的進(jìn)行換向，使負(fù)載磁鐵或線(xiàn)圈既能得到直流電能也能得到交流電能；當(dāng)負(fù)載處于脈沖上升沿或下降沿的瞬態(tài)過(guò)程時(shí)，用于控制所述脈沖沿調(diào)節(jié)模塊與負(fù)載之間能量交換的方向；其特征在于，整流電源模塊輸入端與三相供電電網(wǎng)連接，輸出端與所述穩(wěn)態(tài)直流電源模塊輸入端連接；穩(wěn)態(tài)直流電源模塊輸入端與所述整流電源模塊輸出端連接，輸出端與所述脈沖沿調(diào)節(jié)模塊輸出端以及所述換向模塊輸入端連接；脈沖沿調(diào)節(jié)模塊輸入端與三相供電電網(wǎng)連接，輸出端與所述穩(wěn)態(tài)直流電源模塊輸出端以及所述換向模塊輸入端連接；換向模塊輸入端與所述穩(wěn)態(tài)直流電源模塊輸出端以及所述脈沖沿調(diào)節(jié)模塊輸出端連接，輸出端的兩端分別與負(fù)載兩端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述大功率脈沖沿時(shí)間可調(diào)節(jié)交直流電源，其特征在于，所述脈沖沿調(diào)節(jié)模塊由三相PWM整流器、電子開(kāi)關(guān)以及儲(chǔ)能電容組成；所述換向模塊由一組或多組并聯(lián)的H橋變換器組成；H橋變換器由四只電流能雙向流動(dòng)的全控型功率半導(dǎo)體器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述大功率脈沖沿時(shí)間可調(diào)節(jié)交直流電源，其特征在于，所述H橋變換器為帶反并聯(lián)續(xù)流二極管的IGBT。
【文檔編號(hào)】H02M7/217GK104135166SQ201410334766
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】何 雄, 許建平 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)